Luanne Caires
Condições desfavoráveis à planta hospedeira
não influenciam a infestação por galhas e o
desempenho de larvas galhadoras
RESUMO: Condições abióticas desfavoráveis prejudicam o desempenho das plantas, podendo influenciar o desempenho e a competição de galhadores. Investiguei, em uma planta de mangue, se a infestação por galhas e o desempenho das larvas do galhador em diferentes intensidades de competição são maiores em ambientes mais favoráveis à planta. Comparei entre dois manguezais com diferentes salinidades a porcentagem de folhas infestadas, a infestação foliar e a porcentagem de larvas sobreviventes em função da quantidade de galhas por folha. Considerei que as plantas teriam pior desempenho em sa-linidades menores. A porcentagem de folhas infestadas, a infestação foliar e a porcentagem de larvas sobreviventes não diferiram entre as áreas. A ausência de relação entre qualidade do ambiente para a planta, infestação por galhas e desempenho dos galhadores pode decorrer do balanço entre qualidade de recursos foliares e defesas das plantas, além da capacidade do galhador de modular a qualidade dos tecidos da galha.
PALAVRAS-CHAVE: aptidão, Avicennia schaueriana, Cecidomyidae (Diptera), estresse abiótico, manguezais, salinidade
INTRODUÇÃO
As condições ambientais, como temperatura, umidade e disponibilidade de água e nutrientes, influenciam a fisiologia de espécies vegetais e, consequentemente, seu desempenho em termos de sobrevivência, crescimento e reprodução (Taiz & Zeiger, 2006). O desempenho das plantas, por sua vez, desencadeia um efeito bottom-up que in-fluencia o desempenho e a dinâmica populacional dos herbívoros (Bruyn et al., 2002). Este efeito é especialmente importante para insetos com in-terações especialistas com plantas, como muitos insetos galhadores, cujo desenvolvimento larval ocorre dentro de galhas induzidas pela larva nas plantas hospedeiras. Galhas são estruturas resul-tantes da proliferação e diferenciação de células parenquimáticas vegetais por meio de interações entre a expressão gênica das larvas e a maquina-ria biológica da planta (Shorthouse & Rohfritsch, 1992; Schick e Dahlsten, 2003). Além de oferecer proteção às larvas contra condições ambientais desfavoráveis e inimigos naturais, as galhas for-necem os recursos foliares dos quais as larvas se alimentam (Shorthouse & Rohfritsch, 1992; Schick & Dahlsten, 2003). Assim, plantas com melhor desempenho seriam mais infestadas por insetos galhadores, já que tais plantas poderiam oferecer recursos mais abundantes e, consequentemente, favorecer o desenvolvimento das larvas e aumentar a abundância dos insetos no local em que a planta
se encontra (Price, 1991).
Manguezais são ecossistemas intertidais lodosos que ocorrem ao longo da costa de regiões tropicais e subtropicais e abrigam espécies vegetais tipica-mente halófitas (Kikuzawa & Lechowicz, 2011). Nestes ecossistemas, as condições limitantes ao desempenho das plantas incluem a oxigenação e a estabilidade do substrato, além do nível de sa-linidade no solo (Krauss et al., 2008; Prado et al., 2013). Tais condições variam tanto entre zonas de um mesmo manguezal quanto entre diferentes manguezais, uma vez que dependem da inten-sidade e frequência de inundação definida pela influência da dinâmica de marés (Prado et al., 2013). Em áreas com menor influência das marés, a salinidade é reduzida, o que pode prejudicar o desenvolvimento de algumas espécies típicas de manguezais, como Rhizophora mangle L. (Werner & Stelzer, 1990) e Avicennia marina (Forssk.) Vierh (Nguyen et al., 2015). O efeito prejudicial da redução da salinidade decorre, por exemplo, da redução da taxa de crescimento devido a uma me-nor taxa de assimilação de carbono e a uma meme-nor área foliar, o que diminui a captação de recursos para a fotossíntese (Nguyen et al., 2015). Assim, é comum que, próximo à foz de rios, espécies de mangue formem extensas e exuberantes florestas, enquanto em regiões mais a montante dos rios, os manguezais se tornam menos extensos e com
árvores de menor porte (Lüttge, 2008).
Os prejuízos ao desenvolvimento vegetal podem levar a uma menor capacidade de produzir fotos-sintatos em espécies de mangue de regiões menos salinas (Nguyen et al., 2015). A menor produção de fotossintatos resultana redução da qualidade nutricional das folhas e, consequentemente, pode reduzir a abundância e a qualidade do recurso adquirido pelas larvas galhadoras, prejudicando seu desenvolvimento. O pior desempenho das lar-vas, especialmente em termos de sobrevivência e reprodução, pode resultar em declínio populacional ao longo do tempo e, consequentemente, em uma queda na taxa de infestação por galhas em locais onde plantas têm desempenho limitado (Bernays & Chapman, 1994).
A baixa qualidade das folhas pode ter efeitos tam-bém sobre o resultado da competição por recursos entre larvas galhadoras. Em folhas com altas densidades de larvas, a competição poderia ser mais intensa, devido à redução de recurso desti-nada a cada larva individualmente, o que poderia impactar negativamente no seu desenvolvimento (Shorthouse & Rohfritsch, 1992). Em locais em que o recurso foliar é escasso e menos nutritivo, o efei-to negativo da competição pode ser maior do que em locais com melhor abundância e qualidade do recurso. Assim, meu objetivo foi investigar o efeito da qualidade do ambiente para a planta hospedeira sobre a infestação por galhas e o desempenho de larvas galhadoras, utilizando como modelo um cecidomiídeo parasita de Avicennia schaueriana Stapf & Leechm. (Avicenniaceae). Consideran-do que a qualidade nutricional das folhas de A.
schaueriana é potencialmente maior em ambientes mais salinos, minhas hipóteses são que: I) em um mangue mais salino, a infestação por galhas será maior do que em mangues menos salinos, e que II) o desempenho das larvas galhadoras será melhor em condições de baixa competição em um mangue mais salino e pior em condições de alta competição em um mangue menos salino.
MATERIAL & MÉTODO
Sistema de estudoRealizei o estudo em duas áreas de manguezal localizadas nas imediações do bairro Guaraú (24°36’90”S, 47°01’92”O), Peruíbe, São Paulo. A primeira área (aqui chamada de mangue salino) situa-se próximo à foz do rio Guaraú e está sujeita à grande influência das marés, o que pode levar a
um alto grau de salinidade no local. Rhizophora
mangle, Laguncularia racemosa (L.) C.F.Gaertn e Avicennia schaueriana são espécies abundantes nessa área (Prado et al., 2013). A segunda área (aqui chamada de mangue salobro) situa-se a cerca de 1 km de distância da primeira (Figura 1), em uma região a montante do rio, estando sujeita a menor influência das marés e, consequentemente, a menor salinidade. Nesse local, a espécie predomi-nante é L. racemosa, seguida de R. mangle. A abun-dância de A. schaueriana é baixa, com indivíduos esparsos e de menor porte do que os encontrados na primeira área (observação pessoal).
Figura 1. Vista aérea da região do bairro Guaraú, Peruíbe, São Paulo. Em amarelo estão demarcadas as áreas de mangue salino e de mangue salobro às margens do Rio Guaraú utilizadas neste estudo.
Nas duas áreas de mangue, as folhas de A.
schaue-riana são infestadas por galhas induzidas por um inseto da família Cecidomyidae (Diptera). Os cecidomiídeos são insetos pequenos e frágeis, com capacidade limitada de voo (Schick & Dahlsten, 2003). Em A. schaueriana, as galhas de cecidomií-deos possuem apenas uma câmara interna, (i.e., abrigam apenas uma larva) e sua cor é esverdeada (Maia & Silva, 2016). O formato da galha se altera ao longo do desenvolvimento da larva: em fases iniciais, a galha ocorre na face adaxial da folha e tem formato achatado, assumindo forma globular e intralaminar à medida em que se expande tanto na face adaxial quanto na face abaxial da lâmina foliar (Maia & Silva, 2016). Nas fases posteriores de desenvolvimento, é possível observar a formação de uma reentrância na extremidade abaxial da galha, que dará origem à abertura de emergência do indivíduo adulto.
Coleta de dados
No mangue salino, a área de amostragem localiza-va-se na margem esquerda a jusante do rio Guaraú, na qual defini uma linha de 70 m de comprimento paralela ao curso d’água, a uma distância de 8 m da margem. A cada 3,5 m, amostrei o indivíduo
de A. schaueriana mais próximo à linha e, caso houvesse mais de um indivíduo à mesma distância, sorteei o indivíduo a ser amostrado. No mangue salobro, como os indivíduos de A. schaueriana eram mais esparsos, realizei uma busca arbitrária por 15 indivíduos, respeitando uma distância mínima de 15 m da margem esquerda a jusante do rio Guaraú. Ao adotar uma maior distância mínima da margem do que a adotada no mangue salino, busquei reduzir o efeito do aporte de sal nas áreas mais inundadas pelo rio no mangue salobro e ma-ximizar as diferenças de salinidade entre as duas áreas de mangue.
Para a análise da infestação por galhas, coletei 5 folhas de cada indivíduo, sorteando um dos ramos situados a 1,5 m de altura e, no ramo sorteado, uma folha a ser coletada. Restringi a coleta de folhas a 1,5 m de altura de forma a amostrar apenas folhas em regiões sombreadas, minimizando possíveis efeitos da exposição ao sol sobre a seleção de sítios de oviposição pelo inseto galhador (Rojas et al., 2016) e sobre o desempenho das larvas. Para a análise do desempenho das larvas, realizei uma busca arbitrária por folhas com galhas em ramos à altura máxima de 1,5 m, de modo a complementar o número de galhas amostradas na coleta aleatória de folhas.
Como variáveis operacionais do grau de infesta-ção, utilizei a porcentagem de folhas infestadas por indivíduo e a infestação foliar média. Para estimar a porcentagem de folhas infestadas por indivíduo, dividi o número de folhas com galhas pelo número total de folhas coletadas por indivíduo e multipliquei o valor por 100. Para estimar a in-festação foliar média, estimei a inin-festação foliar de cada indivíduo dividindo o número total de galhas encontradas em todas as folhas com galhas pelo número total de folhas coletadas do indivíduo. A infestação foliar média corresponde à média da infestação foliar de todos os indivíduos amostrados em cada manguezal.
Para investigar o desempenho das larvas galha-doras, selecionei apenas folhas com uma ou mais galhas isoladas. Considerei galhas como isoladas se, em um raio de 1 cm em seu entorno, não hou-vesse outras galhas presentes. Dentre as galhas isoladas, selecionei: I) galhas com formato esférico e que possuíssem a reentrância evidente e veda-da, indicando que a larva está em fase adianta de desenvolvimento, mas não emergiu, e II) galhas com sinais de emergência do adulto. Das folhas que possuíam galhas que atendessem a todos os critérios de inclusão, sorteei folhas até que um total
de 37 galhas fossem selecionadas, sendo que em alguns casos mais de uma galha foi selecionada por folha. Como variável operacional de desempenho das larvas galhadoras, utilizei a porcentagem de larvas sobreviventes entre as galhas sorteadas. As larvas foram consideradas sobreviventes quando havia sinais de emergência do adulto ou quando as larvas foram encontradas vivas no interior da galha, seguindo os critérios de Giroldo (2015). Para avaliar o efeito da competição em relação ao am-biente, dividi as folhas dos dois ambientes em duas categorias (baixa e alta quantidade de galhas), com base na mediana da distribuição do número de galhas por folha. Os valores de mediana foram de 4 e 3 galhas por folha no mangue salino e no mangue salobro, respectivamente. Assim, analisei a porcentagem de larvas sobreviventes utilizando quatro categorias de condição de ocorrência da galha: salino/baixa, salino/alta, salobro/baixa e salobro/alta.
Análise dos dados
Para testar se a porcentagem de folhas infestadas por indivíduo no mangue salino foi maior do que no mangue salobro, realizei um teste de significância por permutação, no qual a estatística de interes-se foi a diferença entre a porcentagem média de folhas infestadas por indivíduo nas duas áreas de mangue. Para tanto, permutei a porcentagem de folhas infestadas de cada indivíduo entre as áreas de mangue, criando um cenário nulo no qual a porcentagem de folhas infestadas independe do ambiente em que o indivíduo se encontra. Em cada permutação, calculei a diferença entre a média na porcentagem de folhas infestadas por indivíduo nas duas áreas de mangue, gerando uma distribuição nula de diferenças.
Para testar se a infestação foliar média no mangue salino foi maior do que no mangue salobro, realizei um teste de significância por permutação, no qual a estatística de interesse foi a diferença entre a infestação foliar média das duas áreas de mangue. Para tanto, permutei o número médio de galhas por folha de cada indivíduo entre as áreas de mangue, criando um cenário nulo no qual o número médio de galhas por folha de cada indivíduo independe do ambiente em que o indivíduo se encontra. Em cada permutação, calculei a diferença entre a in-festação foliar média dos ambientes, gerando uma distribuição nula de diferenças.
Para testar se a porcentagem de larvas sobreviven-tes será maior em condições de baixa competição em um mangue mais salino e menor em condições
de alta competição em um mangue menos salino, realizei um teste de significância por permutação análogo à análise de variância, no qual a estatística de interesse era a razão entre a variância entre categorias de ocorrência da galha sobre a variân-cia dentro de cada categoria. Para tanto, atribuí o valor 1 a larvas sobreviventes e o valor 0 a larvas não sobreviventes e permutei os valores entre as quatro categorias de ocorrência das galhas, mantendo galhas de uma mesma folha juntas na permutação. Deste modo, a criei um cenário nulo em que a sobrevivência das larvas independe do ambiente e da quantidade de galhas na folha. Em cada ciclo de permutação, calculei a razão entre a variância entre categorias de ocorrência da galha sobre a variância dentro de cada cada categoria de ocorrência da galha, obtendo uma distribuição nula de razões entre variâncias.
Em cada teste realizei 10.000 permutações e o valor da estatística de interesse observado neste estudo só foi considerado diferente do esperado ao acaso se diferenças iguais ou maiores do que ele ocorressem com probabilidade inferior a 5% na distribuição nula. Todas as análises foram reali-zadas utilizando os pacotes Rsampling (Prado et
al., 2016) e shiny (Chang et al., 2015) do programa R (R Core Team, 2016).
RESULTADOS
Em média, 24% das folhas por indivíduo continham galhas no mangue salino e 19% das folhas de cada indivíduo continham galhas no mangue salobro. A porcentagem média de folhas infestadas por indivíduo não diferiu entre os dois ambientes (p = 0,806; Figura 2). A infestação foliar média não di-feriu entre as duas áreas de mangue, sendo de 4,83 galhas/folha no ambiente salino e de 5,20 galhas/ folha no ambiente salobro (p = 0,438; Figura 3).
Figura 2. Porcentagem de folhas infestadas por indivíduo em área de mangue salino e mangue salobro. As barras horizontais representam a mediana, as caixas representam o intervalo correspondente a 50% dos valores observados (o segundo e o terceiro quartil da distribuição).
Figura 3. Infestação foliar em área de mangue salino e de mangue salobro. As barras horizontais representam a mediana, as caixas representam o intervalo correspondente a 50% dos valores observados (o segundo e o terceiro quartil da distribuição). No ambiente salino, ocorreram dois valores extremos de infestação foliar não apresentados no gráfico: 6,8 e 11,6 galhas/folha.
A porcentagem de larvas sobreviventes no mangue salino foi de 70,83% (17/24) em folhas com baixa quantidade de galhas e 84,61% (11/13) em folhas com alta quantidade de galhas. Já no mangue salobro a sobrevivência foi de 81,25% (13/16) e 52,38% (11/21) em folhas com baixa e alta quanti-dade de galhas, respectivamente. A porcentagem de sobrevivência das larvas não diferiu entre as diferentes categorias de ocorrência da galha (p = 0,162, Figura 4).
Figura 4. Porcentagem de larvas sobreviventes em mangue salino e mangue salobro localizadas em folhas com baixa e alta quantidade de galhas. Os pontos representam a porcentagem de larvas sobreviventes e as barras representam o intervalo de confiança de 95%.
DISCUSSÃO
A qualidade do recurso vegetal para herbívoros em espécies de mangue pode ser menor em ambientes sub ótimos, como ambientes de baixa salinidade (Nguyen et al., 2015), potencialmente influencian-do a aptidão de insetos galhainfluencian-dores. No entanto, não encontrei evidências de que a infestação por galhas e o desempenho das larvas de um cecidomi-ídeo galhador de A. schaueriana seja maior em um
ambiente mais favorável para a planta hospedeira em comparação a um ambiente menos favorável, nem que a competição por recursos influencie o desempenho das larvas.
A ausência de relação entre a salinidade do mangue e a infestação local pode decorrer de um desacoplamento entre o desempenho da planta e o desempenho das larvas galhadoras, resultando em um grau de infestação semelhante em diferentes condições ambientais. Os mecanismos que podem levar a esse desacoplamento incluem
um balanço entre a qualidade do recurso forneci-do pela planta hospedeira e as defesas da planta. Em ambientes menos favoráveis às plantas, como mangues salobros, a limitação na produção de fo-tossintatos pode levar a uma demanda conflitante no investimento em sistemas de defesa especializa-dos (Felton & Korth, 2000; Lambers et al., 2008). Alta pressão de fitófagos, como fungos e minadores, e baixa infestação por galhas podem resultar em maior investimento em defesas especializadas para esses inimigos e reduzir a defesa contra infestação por galhas, facilitando a sobrevivência das larvas galhadoras, mesmo em condições de pior qualidade nutritiva dos recursos foliares. Em estudo realiza-do com L. racemosa na mesma área de mangue sa-lobro deste estudo, Dufner (2016) encontrou menor coocorrência de fitófagos, sugerindo que as plantas de fato investem em recursos especializados contra um tipo de inimigo natural, permitindo a infesta-ção por um inimigo distinto. Já em ambientes mais favoráveis ao desenvolvimento da planta hospedei-ra, como mangues salinos, a demanda conflitante no investimento em defesas especializadas pode ser menor (Bernays & Chapman, 1994; Dufner, 2016). Assim, larvas galhadoras teriam acesso a recursos mais nutritivos nas folhas, mas estariam sujeitas a maior mortalidade em decorrência dos mecanismos de defesa da planta, resultando em desempenho semelhante nos dois tipos de ambiente. Estudos futuros podem investigar o efeito da demanda conflitante de investimento entre mecanismos de defesa distintos sobre a infestação por galhas e o desempenho dos insetos galhadores.
Além disso, é possível que as larvas galhadoras tenham mecanismos de detecção da qualidade foliar e possam modular a produção de tecidos nutritivos ou a qualidade nutricional dos tecidos da galha, compensando o baixo desempenho das plantas em ambientes menos favoráveis (Stone & Schonrogge, 2003). A capacidade de regular os tecidos das galhas, seja em termos de nutrição ou proteção, também pode estar envolvida na ausên-cia de padrão encontrada entre desempenho das larvas e condições abióticas diretamente
desfavorá-veis ao desenvolvimento larval. Barreto (2016), por exemplo, encontrou evidências de sobrevivência similar entre larvas sujeitas a diferentes riscos de dessecação em regiões da copa de A. schaueriana diferencialmente expostas à radiação solar. Larvas em ambientes que propiciam piores condições de desenvolvimento para as plantas hospedeiras ou para as próprias larvas despenderiam maior ener-gia na indução de tecidos nutritivos do que larvas em ambientes que propiciam melhores condições para as plantas. Esse maior investimento energéti-co pode resultar em uma demanda energéti-conflitante entre a energia alocada para promover modificações nos tecidos da galha e a energia alocada para o desen-volvimento da larva (Shorthouse & Rohfritsch, 1992). A diferença de investimento energético entre larvas em ambientes mais ou menos favoráveis para as plantas hospedeiras pode resultar em um mesmo grau de sobrevivência das larvas nos dois ambientes, mas tem potenciais efeitos sobre está-gios posteriores de desenvolvimento. Em ambien-tes de menor qualidade para as plantas, as larvas poderiam ter limitações não na sobrevivência, mas no crescimento, resultando em indivíduos adultos menores nestes ambientes.
A ausência de efeito da competição por recursos sobre o desempenho das larvas pode decorrer de be-nefícios associados ao isolamento da galha na folha. Logo, mesmo que a quantidade de galhas na folha seja alta, galhas isoladas como as utilizadas neste estudo não seriam influenciadas por seus compe-tidores e larvas em folhas com alta quantidade de galhas teriam um desempenho semelhante ao de larvas em folhas com menor quantidade de galhas. Neste cenário, pode haver uma pressão seletiva sobre as fêmeas de insetos galhadores para ovipor em regiões foliares com menor densidade de galhas. No entanto, Marin (2015) sugere efeitos positivos da agregação de galhas nas folhas e estudos futu-ros podem investigar a relação entre a agregação de galhas e o crescimento de larvas galhadoras, testando se em caso de larvas que se desenvolvem em condições de agregação os efeitos negativos da competição por recurso se manifestam.
Condições ambientais mais estressantes para as plantas e a competição por recursos parecem não influenciar a infestação por galhas e o desempenho das larvas galhadoras. Este padrão pode estar relacionado a um balanço entre a qualidade dos re-cursos foliares e a defesa contra insetos galhadores em plantas sob diferentes qualidades ambientais e à capacidade de larvas galhadoras modularem a qualidade dos tecidos da galha. Além disso, os efeitos competitivos entre larvas situadas em folhas com alta quantidade de galhas podem ser minimizados pelo isolamento da galha na folha.
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Billy, Letícia, Puh e Camila Barreto pela ajuda na coleta de dados para esse projeto. A Adrian, Paulo Inácio, Diana e Dri pelas sugestões na revisão do manuscrito. Aos professores e moni-tores e a Rena pela dedicação, paciência e por todas as discussões enriquecedoras ao longo do curso. A Dona Terezinha e Seu Vito, pela hospitalidade e preocupação com nosso bem estar. E aos amigos antigos (Lucas, Rodolfo e Vini), aos amigos novos (Louise, Lygia, Mormaço, Murillo, Pietro e Rodolfo P.) e a todos os colegas pelos momentos de diversão e aprendizado vividos durante a era geológica do curso de campo.
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